内燃機関の排気装置
【課題】内燃機関の排気装置において、テールパイプの排気口の大きさを細かに調整できるようにする。
【解決手段】内燃機関の排気ガスをマフラー３０を介して排出する内燃機関の排気装置において、マフラー３０の後部に設けられるテールパイプ４６の内径を連続的に可変可能な開閉装置５５を設けた。
【解決手段】内燃機関の排気ガスをマフラー３０を介して排出する内燃機関の排気装置において、マフラー３０の後部に設けられるテールパイプ４６の内径を連続的に可変可能な開閉装置５５を設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気ガスの消音を行う排気装置では、排気装置を構成する各パイプの径を細くすることで排出される音は小さくなるが、径が小さすぎると内燃機関の高回転での出力が低下する。逆に、パイプの径を大きくすることで高回転での出力を増加させることができるが、低回転における排気の音が大きくなってしまうという課題がある。この課題を解決する手段として、内燃機関の負荷に応じて排気装置のテールパイプの開口面積を変更できるようにした排気装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、テールパイプの周囲に位置する複数のシャフトで支持される複数のバルブを設け、これらバルブを複数のギヤを介してモーターで駆動することで、テールパイプの排気口の大きさを変化させる構成となっており、排気口の大きさは、全開及び全閉の２段階で制御されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−９３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の排気装置では、複数のシャフトやギヤを用いるため排気装置の構造が複雑であるとともに、テールパイプの排気口の大きさは２段階であり、排気口の大きさの細かな調整ができなかった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気装置において、テールパイプの排気口の大きさを細かに調整できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明は、内燃機関（１１）の排気ガスをマフラー（３０）を介して排出する内燃機関の排気装置において、前記マフラー（３０）の後部に設けられるテールパイプ（４６）の内径を連続的に可変可能な開閉装置（５５）を設けたことを特徴とする。
この構成によれば、マフラーの後部に設けられるテールパイプの内径を連続的に可変可能な開閉装置を設けるため、テールパイプの排気口の大きさを細かに調整することができる。これにより、負荷に応じてテールパイプの内径を連続的に可変にでき、低負荷時にはテールパイプの排気口の大きさを小さくして排気音を小さく抑えることができるとともに、高負荷時にはテールパイプの排気口の大きさを大きくして出力を向上できる。
【０００６】
また、上記構成において、前記開閉装置（５５）は排気流の上流側から下流側に向かって徐々に内径が小さくなるように構成されていても良い。
この場合、開閉装置は排気流の上流側から下流側に向かって徐々に内径が小さくなるため、排気をスムーズに流すことができる。
また、前記開閉装置（５５）は前記テールパイプ（４６）に対して回転自在なベースリング（６２）と、一端が前記ベースリング（６２）に連結され、他端がテールパイプ（４６）に連結された支持部材（６６）に連結された複数のバルブ片（６３，６３Ａ）と、前記ベースリング（６２）を所定の回転方向に付勢するリターンスプリング（６４）と、前記リターンスプリング（６４）に抗して前記ベースリング（６２）を回転させる回転手段（６５）とを有する構成としても良い。
この場合、開閉装置はテールパイプに対して回転自在なベースリングと、一端がベースリングに連結され、他端がテールパイプに連結された支持部材に連結された複数のバルブ片と、ベースリングを所定の回転方向に付勢するリターンスプリングと、リターンスプリングに抗してベースリングを回転させる回転手段とを有し、ベースリングを回転させることでバルブ片を動かすことができ、簡単な構成でテールパイプの排気口の大きさを細かに調整できる。
【０００７】
さらに、前記回転手段（６５）は、前記ベースリング（６２）に取付けたワイヤー（５７）と、前記ワイヤー（５７）を牽引するモーター（５６）と、前記モーター（５６）をコントロールする制御装置（５０）とを有する構成としても良い。
この場合、回転手段は、ベースリングに取付けたワイヤーと、ワイヤーを牽引するモーターと、モーターをコントロールする制御装置とを有し、ワイヤーでベースリングを牽引するため、モーターをマフラーから離して配置でき、マフラーの周囲にモーターを取付ける必要がない。このため、自動二輪車のように排気管が車体の外に取り付けられる構成において、外観性に影響させずにテールパイプの排気口の大きさを細かに調整できる。
【０００８】
また、前記回転手段（６５）はエンジン回転数及びスロットルバルブ開度によりコントロールされても良い。
この場合、回転手段はエンジン回転数及びスロットルバルブ開度によりコントロールされるため、テールパイプの排気口の大きさを、内燃機関の出力に応じて適正な大きさに細かに調整できる。
また、前記開閉装置（５５）はエンジン回転数が高く且つスロットルバルブ開度が大きいほど開度を大きくし、スロットルバルブ開度が小さいほど開度を小さくする構成としても良い。
この場合、開閉装置はエンジン回転数が高く且つスロットルバルブ開度が大きいほど開度を大きくし、スロットルバルブ開度が小さいほど開度を小さくするため、高回転・高負荷領域ではテールパイプの排気口が大きくなることで高出力が得られ、低負荷領域ではテールパイプの排気口が小さくなることで排気音を低減できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る内燃機関の排気装置では、マフラーのテールパイプの内径を連続的に可変可能な開閉装置を設けるため、テールパイプの排気口の大きさを細かに調整することができる。これにより、負荷に応じてテールパイプの内径を連続的に可変にでき、低負荷時にはテールパイプの排気口の大きさを小さくして排気音を小さく抑えることができるとともに、高負荷時にはテールパイプの排気口の大きさを大きくして出力を向上できる。
また、開閉装置は排気流の上流側から下流側に向かって徐々に内径が小さくなるため、排気をスムーズに流すことができる。
【００１０】
また、開閉装置はテールパイプに対して回転自在なベースリングと、一端がベースリングに連結され、他端がテールパイプに連結された支持部材に連結された複数のバルブ片と、ベースリングを所定の回転方向に付勢するリターンスプリングと、リターンスプリングに抗してベースリングを回転させる回転手段とを有し、ベースリングを回転させることでバルブ片を動かすことができ、簡単な構成でテールパイプの排気口の大きさを細かに調整できる。
さらに、回転手段は、ベースリングに取付けたワイヤーと、ワイヤーを牽引するモーターと、モーターをコントロールする制御装置とを有し、ワイヤーでベースリングを牽引するため、モーターをマフラーから離して配置でき、マフラーの周囲にモーターを取付ける必要がない。このため、自動二輪車のように排気管が車体の外に取り付けられる構成において、外観性に影響させずにテールパイプの排気口の大きさを細かに調整できる。
【００１１】
また、回転手段はエンジン回転数及びスロットルバルブ開度によりコントロールされるため、テールパイプの排気口の大きさを、内燃機関の出力に応じて適正な大きさに細かに調整できる。
また、開閉装置はエンジン回転数が高く且つスロットルバルブ開度が大きいほど開度を大きくし、スロットルバルブ開度が小さいほど開度を小さくするため、高回転・高負荷領域ではテールパイプの排気口が大きくなることで高出力が得られ、低負荷領域ではテールパイプの排気口が小さくなることで排気音を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る自動二輪車の左側面図である。
【図２】排気管及びマフラーを示す図である。
【図３】マフラーの後部の拡大断面図である。
【図４】開閉装置の断面図である。
【図５】図４におけるＶ−Ｖ断面図である。
【図６】バルブ片の開閉状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態に係る自動二輪車の内燃機関の排気装置について図面を参照して説明する。なお、以下の説明で、上下、前後、左右の方向は、車両の運転者から見た方向をいう。
図１は、本発明の実施の形態に係る自動二輪車の左側面図である。
自動二輪車１は、車体フレーム１０の前後の中央にエンジン１１（内燃機関）が配置され、前輪２を支持するフロントフォーク１２が車体フレーム１０の前端に操舵可能に支持され、後輪３を支持するスイングアーム１３が車体フレーム１０の後部の下部に設けられた鞍乗型車両である。
【００１４】
車体フレーム１０は、左右一対のフロントフォーク１２を支持するヘッドパイプ１４と、ヘッドパイプ１４から後下方に延びるメインフレーム１５と、メインフレーム１５の後端から左右一対で後下方に延びるセンターフレーム１６と、センターフレーム１６の下部に設けられる左右一対のピボットプレート１７と、ヘッドパイプ１４から左右一対で下方に延び、後方に屈曲してエンジン１１の下方を延びてピボットプレート１７の下端に連結されるダウンフレーム１８と、センターフレーム１６の上部から後方に延びる左右一対のシートフレーム（不図示）と、ピボットプレート１７から上後方に延びて上記シートフレームに連結される左右一対のリアフレーム１９とを備えて構成される。
【００１５】
ピボットプレート１７には、左右のピボットプレート１７を車幅方向に貫通するピボット軸２０が設けられ、スイングアーム１３は、ピボット軸２０に揺動可能に軸支されている。スイングアーム１３とリアフレーム１９との間には、左右一対のリヤサスペンション２１が掛け渡されている。
ヘッドパイプ１４には、ステアリングシャフト（不図示）が軸支され、フロントフォーク１２は、上記ステアリングシャフトに連結される。操行ハンドル２３はステアリングシャフトの上方に取り付けられる。
燃料タンク２４は、メインフレーム１５に沿うようにメインフレーム１５の上方に固定され、運転者が着座するシート２５は、燃料タンク２４の後部に連続し、上記シートレールに支持されて後方に延びる。
【００１６】
エンジン１１は、直列４気筒の４ストロークエンジンであり、車幅方向に延びるクランク軸（不図示）が収容されるクランクケース２６と、クランクケース２６の前部から僅かに前傾して上方に延びるシリンダ２７とを備え、メインフレーム１５とダウンフレーム１８との間に支持されている。クランクケース２６の後部には変速機２８が一体的に設けられている。
シリンダ２７ の前部の排気口には、４つの気筒の各気筒に対応して排気管２９がそれぞれ接続され、４本の排気管２９はエンジン１１の下方の集合部２９Ａで１本に集合して後方に延び、後輪３の右側方に配置されたマフラー３０（排気装置）に接続される。マフラー３０は、エンジン１１の高温・高圧の排気ガスを減圧して外部に排出する。
シリンダ２７の後方には、エンジン１１に燃料及び空気を供給する吸気装置９が配置されている。
【００１７】
図２は、排気管２９及びマフラー３０を示す図である。
排気管２９は集合部２９Ａから後方に延びる後部接続管２９Ｂを有し、後部接続管２９Ｂはマフラー３０の前端に接続される。
マフラー３０は、後部接続管２９Ｂに接続される接続管３１と、接続管３１の後端に接続されるマフラー本体３２とを有している。マフラー本体３２は、前端及び後端が開口した円筒部３３と、円筒部３３を前方から覆うフロントキャップ３４と、円筒部３３の後端の開口を塞ぐように設けられるテールキャップ３５とを備える。円筒部３３の前後の中間部には、取付けフランジ３６が設けられ、この取付けフランジ３６を介してマフラー３０は車体フレーム１０に取り付けられる。
【００１８】
マフラー本体３２の円筒部３３は、接続管３１が嵌合する開口を有する前壁部３７と、テールキャップ３５とによって前後を塞がれている。
円筒部３３内において前壁部３７とテールキャップ３５との間には、円筒部３３の軸方向に間隔をあけて前壁部３７側から順に、第１隔壁４１、第２隔壁４２及び第３隔壁４３が設けられている。そして、マフラー本体３２内は、前壁部３７及びこれらの隔壁４１，４２，４３によって、第１膨張室５１、第２膨張室５２、及び第３膨張室５３に仕切られている。すなわち、マフラー３０は、３室構造の多段膨張式マフラーである。
【００１９】
排気管２９の接続管３１は前壁部３７を貫通して第１膨張室５１に開口している。また、マフラー本体３２には、第１隔壁４１及び第２隔壁４２を貫通し、第１膨張室５１と第２膨張室５２とを連通する第１連通管４４と、第２隔壁４２を貫通し、第２膨張室５２と第３膨張室５３とを連通する第２連通管４５と、第２隔壁４２、第３隔壁４３及びテールキャップ３５を貫通し、第３膨張室５３と外部とを連通するテールパイプ４６とが設けられている。テールパイプ４６は、マフラー本体３２の軸線を通るように略中央に設けられている。
テールキャップ３５は、円筒部３３の後端の内周側からテールパイプ４６の外周面へ延びてテールパイプ４６の後部を支持する支持板部３５Ａと、支持板部３５Ａに支持され、テールパイプ４６の外周面を覆うアウターパイプ３５Ｂとを有している。
【００２０】
排気管２９を通ってマフラー３０に流入した排気ガスは、第１膨張室５１に流入して膨張し、第１連通管４４を通って第２膨張室５２に流入して膨張する。第２膨張室５２に流入した排気ガスは、流れ方向を反転して、第２連通管４５を通って第３膨張室５３に流入して膨張し、流れ方向を反転してテールパイプ４６内を通り、外部へ排出される。
【００２１】
テールパイプ４６には、テールパイプ４６の内径を連続的に可変可能な開閉装置５５が設けられており、開閉装置５５は、回転手段６５によって駆動される。回転手段６５は、開閉装置５５を駆動するサーボモーター５６（モーター）と、サーボモーター５６と開閉装置５５とを接続するワイヤー５７と、サーボモーター５６をコントロールするコントローラー５８と、コントローラー５８及び自動二輪車１の各部を制御するＥＣＵ５０（制御装置）とを有している。サーボモーター５６は、車体フレーム１０側に設けられており、マフラー３０の外側に配置される。
ＥＣＵ５０は、エンジン１１の回転数を検出するエンジン回転数センサー７、及び、吸気装置９のスロットルバルブ（不図示）の開度を検出するスロットルバルブ開度センサー８に接続されている。
【００２２】
図３は、マフラー３０の後部の拡大断面図である。図４は、開閉装置５５の断面図である。
図３及び図４に示すように、テールパイプ４６は、第２隔壁４２と第３隔壁４３の前面４３Ａ側とを接続する前部テールパイプ５９と、前部テールパイプ５９に連通し、第３隔壁４３の後面４３Ｂ側から後方に延びて外部に連通する後部テールパイプ６０とを有し、開閉装置５５は後部テールパイプ６０に設けられる。
【００２３】
開閉装置５５は、第３隔壁４３の後面４３Ｂに固定される円筒状のアウターガイド６１と、アウターガイド６１の後端に固定される後部テールパイプ６０と、アウターガイド６１内に収容されて後部テールパイプ６０に対し回転自在なベースリング６２と、ベースリング６２に連結される複数枚のバルブ片６３と、ベースリング６２を所定の回転方向に付勢するリターンスプリング６４と、リターンスプリング６４に抗してベースリング６２を回転させる回転手段６５と、後部テールパイプ６０とバルブ片６３とを連結する複数の支持棒６６（支持部材）とを有している。
【００２４】
図５は、図４におけるＶ−Ｖ断面図である。図６は、バルブ片６３の開閉状態を示す模式図であり、図６（ａ）はバルブ片６３が閉じられた状態であり、図６（ｂ）はバルブ片６３が開かれた状態である。
図３〜図６を参照し、アウターガイド６１は、ベースリング６２を収容する円筒状の筒部７０と、筒部７０の一端を塞ぐように設けられて第３隔壁４３の後面４３Ｂに固定される底板部７１と、筒部７０の他端に設けられて後部テールパイプ６０を支持するパイプ支持部７２とを有している。底板部７１の周縁部には、径方向外側に突出するステー片７１Ａが一対設けられ、アウターガイド６１は、ステー片７１Ａに挿通されるボルト（不図示）によって後面４３Ｂに固定される。
【００２５】
パイプ支持部７２は後部テールパイプ６０の前端６０Ａが嵌合される管状の支持孔部７２Ａを有し、後部テールパイプ６０の前端６０Ａは、筒部７０の内部で開口している。底板部７１には前部テールパイプ５９よりも小径の開口７１Ｂが形成されており、この開口７１Ｂを介して前部テールパイプ５９と後部テールパイプ６０とが連通する。
筒部７０には、リターンスプリング６４が固定されるばね固定孔７０Ａ（図５）、及び、ワイヤー５７が挿通されるワイヤー孔７０Ｂ（図５）が形成されている。
【００２６】
ベースリング６２は、アウターガイド６１の底板部７１とパイプ支持部７２との間に設けられるリング状部材であり、後部テールパイプ６０の前端６０Ａの外周面に嵌合する円筒部７３と、円筒部７３の端に設けられて底板部７１に当接する円板状の基部７４とを有している。基部７４の中央には開口７４Ａが形成されており、排気ガスは開口７４Ａを通ってベースリング６２を通過する。開口７４Ａは、アウターガイド６１の開口７１Ｂよりも小径に形成されている。
【００２７】
基部７４において円筒部７３の内側には、排気ガスの流れの下流側に向けて突出するバルブガイド７５が複数（本実施の形態では１８ヶ所）形成されている。バルブガイド７５は、円形の開口７１Ｂの周縁部に沿って環状の並びとなるように配置され、互いに略等間隔をあけて開口７１Ｂの周縁部を一周するように設けられている。バルブガイド７５は、基部７４の一部を切り起こすとともに、この切り起こした部分をＵ字状に屈曲させてフック状に形成されており、バルブガイド７５を回動可能に支持するフック状のバルブ支持部７５Ａを有している。
【００２８】
ベースリング６２は、円筒部７３が後部テールパイプ６０の前端６０Ａの外周面に対して摺動自在に嵌合されており、後部テールパイプ６０の軸線を中心として、アウターガイド６１内で周方向に回転自在となっている。また、ベースリング６２は、アウターガイド６１の底板部７１とパイプ支持部７２との間に設けられることで軸方向の位置を規制される。
ベースリング６２の円筒部７３の外周面には、リターンスプリング６４が巻き付けられるようにして取り付けられている。リターンスプリング６４は、ねじりコイルばねであり、一端６４Ａがベースリング６２の円筒部７３に固定され、他端６４Ｂがアウターガイド６１の筒部７０のばね固定孔７０Ａに引っ掛けられるようにして固定される。
【００２９】
ベースリング６２の円筒部７３には、外周面から突出するワイヤー取付部７３Ａが設けられており、ワイヤー取付部７３Ａに取り付けられたワイヤー５７は、ワイヤー孔７０Ｂを通ってマフラー３０の外側に延び、サーボモーター５６（図２）に接続される。ベースリング６２は、リターンスプリング６４によって図５に矢印で示す閉方向に回転するように付勢されており、サーボモーター５６によってワイヤー５７が牽引されると、リターンスプリング６４に抗して図５の開方向に回転する。本実施の形態では、リターンスプリング６４がベースリング６２を付勢する所定の回転方向は閉方向である。
【００３０】
図４及び図６に示すように、バルブ片６３は板ばね状の板材であり、複数のバルブ片６３（本実施の形態では１８枚）が合わさることで、後部テールパイプ６０の内径を可変とする筒状のバルブ体７６を形成している。
各バルブ片６３は、ベースリング６２のバルブ支持部７５Ａに回動可能に連結される連結部７７と、連結部７７から延びる略矩形の羽部７８とを有している。バルブ片６３は、各バルブ支持部７５Ａに連結されることで環状に並んで配置されるとともに、各羽部７８は、各羽部７８の一部分が両隣りの羽部７８の間に重なるように配置され、各羽部７８の先端が合わさることで、バルブ体７６の先端には略円形の開口部７９が形成される。また、各羽部７８は、後部テールパイプ６０の径方向外側に凸となるように僅かに湾曲して形成されており、バルブ体７６は先端側にかけて先細りに形成されている。
【００３１】
支持棒６６は３本が設けられ、各支持棒６６の一端は後部テールパイプ６０の内周面のパイプ側接続部６０Ｂに接続され、各支持棒６６の他端は羽部７８の先端の羽側連結部７８Ａに接続される。羽側連結部７８Ａは、バルブ体７６の周方向に互いに略等間隔をあけて３箇所に設けられており、本実施の形態では、６枚毎に設けられている。パイプ側接続部６０Ｂは、後部テールパイプ６０の軸方向において羽側連結部７８Ａの近傍に設けられており、周方向に互いに略等間隔をあけて３箇所に設けられている。
すなわち、バルブ片６３は一端がベースリング６２に連結され、他端が各支持棒６６を介して後部テールパイプ６０に連結されている。
【００３２】
バルブ体７６は、バルブ片６３が支持棒６６に引っ張られることでその開度が変更される。
バルブ体７６は、ベースリング６２がリターンスプリング６４によって閉方向に付勢されることで、図６（ａ）に示すように、開度が最小となる閉状態となる。閉状態においても開口部７９は開口しており、排気ガスは開口部７９を流れることができる。この閉状態では、バルブ体７６がベースリング６２と一体に後部テールパイプ６０に対して相対回転されており、これに伴い、支持棒６６が連結されている３つのバルブ片６３Ａは、図４及び図６に示すように、後部テールパイプ６０の中央側に倒れるように支持棒６６によって引っ張られる。支持棒６６に連結されていない他のバルブ片６３はバルブ片６３Ａに重なって連なっているため、バルブ片６３Ａと共に中央側に倒れ、これにより、バルブ体７６の開度は最小となる。
【００３３】
バルブ体７６は、ベースリング６２がワイヤー５７を介してサーボモーター５６によって開方向に牽引されることで、図６（ｂ）に示すように、開度が最大となる開状態となる。この開状態では、バルブ体７６がベースリング６２と一体に後部テールパイプ６０に対して閉状態とは逆方向に相対回転されており、これに伴い、支持棒６６が連結されている３つのバルブ片６３Ａは、図４及び図６に示すように、後部テールパイプ６０の内周面に近接して起きるように支持棒６６によって引っ張られる。支持棒６６に連結されていない他のバルブ片６３はバルブ片６３Ａに重なって連なっているため、バルブ片６３Ａと共に後部テールパイプ６０の内周面に接近し、これにより、バルブ体７６の開度は最大となる。
閉状態から開状態への変化に対応するベースリング６２の回転量は略１８０°であり、少ない回転量でバルブ体７６を開閉できる。
【００３４】
本実施の形態では、バルブ体７６の開度は、ベースリング６２の回転位置がサーボモーター５６の駆動によって任意の位置にセットされることで開状態と閉状態との間で連続的に無段階で変化する。これにより、後部テールパイプ６０の内径は連続的に可変となり、後部テールパイプ６０の排気口の大きさを細かに調整することができる。
また、バルブ片６３は、湾曲して形成されるとともに、上流側のバルブガイド７５に支持されて回動し、バルブ体７６を閉じていく際には下流側ほどバルブ体７６の内径が小さくなるように構成されるため、バルブ体７６を通過する排気ガスの流れの抵抗が小さくなり、排気ガスをスムーズに流すことができる。
【００３５】
バルブ体７６の開閉の制御は回転手段６５によって行われる。ＥＣＵ５０は、エンジン回転数センサー７及びスロットルバルブ開度センサー８から取得したエンジン１１のエンジン回転数及びスロットルバルブ開度に基づいてバルブ体７６の開閉を制御する。
具体的には、ＥＣＵ５０は、エンジン回転数が高く且つスロットルバルブ開度が大きいほどバルブ体７６の開度を大きくし、スロットルバルブ開度が小さいほどバルブ体７６の開度を小さくする。これにより、エンジン１１の負荷が大きい状態では、後部テールパイプ６０の内径を大きくすることで排気ガスを効率良く排出し、エンジン１１の大きな出力を得ることができ、エンジン１１の負荷が小さい状態では、後部テールパイプ６０の内径を小さくすることで排気ガスの排出量を減少させ、排気音を小さくすることができる。すなわち、バルブ体７６の開閉によって、後部テールパイプ６０の内径をエンジン１１の負荷に応じた大きさに細かに調整でき、出力と排気音の音量の低減を両立できる。
【００３６】
以上説明したように、本発明を適用した実施の形態によればマフラー３０の後部に設けられるテールパイプ４６の後部テールパイプ６０内径を連続的に可変可能な開閉装置５５を設けるため、後部テールパイプ６０の排気口の大きさを細かに調整することができる。これにより、エンジン１１の負荷に応じて後部テールパイプ６０の内径を連続的に可変にでき、低負荷時には後部テールパイプ６０の排気口の大きさを小さくして排気音を小さく抑えることができるとともに、高負荷時には後部テールパイプ６０の排気口の大きさを大きくして出力を向上できる。
また、開閉装置５５は排気流の上流側から下流側に向かって徐々に内径が小さくなるため、排気ガスをスムーズに流すことができる。
また、開閉装置５５は後部テールパイプ６０に対して回転自在なベースリング６２と、一端がベースリング６２に連結され、他端が後部テールパイプ６０に連結された支持棒６６に連結された複数のバルブ片６３と、ベースリング６２を所定の回転方向に付勢するリターンスプリング６４と、リターンスプリング６４に抗してベースリング６２を回転させる回転手段６５とを有し、回転手段６５でベースリング６２を回転させることでバルブ片６３を動かすことができ、簡単な構成で後部テールパイプ６０の排気口の大きさを細かに調整できる。
【００３７】
さらに、回転手段６５は、ベースリング６２に取付けたワイヤー５７と、ワイヤー５７を牽引するサーボモーター５６と、サーボモーター５６をコントロールするＥＣＵ５０とを有し、ワイヤー５７でベースリング６２を牽引するため、サーボモーター５６をマフラー３０から離して配置でき、マフラー３０の周囲にサーボモーター５６を取付ける必要がない。このため、自動二輪車１のようにマフラー３０が車体の外に取り付けられる構成において、外観性に影響させずに後部テールパイプ６０の排気口の大きさを細かに調整できる。
【００３８】
また、回転手段６５はエンジン回転数及びスロットルバルブ開度によりコントロールされるため、後部テールパイプ６０の排気口の大きさを、エンジン１１の出力に応じて適正な大きさに細かに調整できる。
さらに、開閉装置５５はエンジン回転数が高く且つスロットルバルブ開度が大きいほど開度を大きくし、スロットルバルブ開度が小さいほど開度を小さくするため、高回転・高負荷領域では後部テールパイプ６０の排気口が大きくなることで高出力が得られ、低負荷領域では後部テールパイプ６０の排気口が小さくなることで排気音を低減できる。
【００３９】
なお、上記実施の形態は本発明を適用した一態様を示すものであって、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
上記実施の形態では、バルブ片６３は板ばね状の板材であるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、バルブ片６３に複数の孔を形成し、排気ガスの一部がこれらの孔を通るように構成しても良い。この構成によれば、上記孔を通過する排気ガスは圧力が低減され、排気音を低減することができる。
また、上記実施の形態では、ＥＣＵ５０は、エンジン回転数及びスロットルバルブ開度に基づいてバルブ体７６の開閉を制御するものとして説明したが、これに限らず、例えば、変速機２８のギヤポジションセンサーにより得たギヤポジションにも基づいてバルブ体７６の開閉を制御しても良い。
また、上記実施の形態では、リターンスプリング６４がベースリング６２を付勢する所定の回転方向は閉方向であるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、リターンスプリング６４がベースリング６２を付勢する所定の回転方向を開方向とし、回転手段６５によってベースリング６２を閉方向に回転させるように構成しても良い。
【符号の説明】
【００４０】
１１ エンジン（内燃機関）
３０ マフラー（排気装置）
４６ テールパイプ
５０ ＥＣＵ（制御装置）
５５ 開閉装置
５６ サーボモーター（モーター）
５７ ワイヤー
６１ アウターガイド
６２ ベースリング
６３，６３Ａ バルブ片
６４ リターンスプリング
６５ 回転手段
６６ 支持棒（支持部材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気ガスの消音を行う排気装置では、排気装置を構成する各パイプの径を細くすることで排出される音は小さくなるが、径が小さすぎると内燃機関の高回転での出力が低下する。逆に、パイプの径を大きくすることで高回転での出力を増加させることができるが、低回転における排気の音が大きくなってしまうという課題がある。この課題を解決する手段として、内燃機関の負荷に応じて排気装置のテールパイプの開口面積を変更できるようにした排気装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、テールパイプの周囲に位置する複数のシャフトで支持される複数のバルブを設け、これらバルブを複数のギヤを介してモーターで駆動することで、テールパイプの排気口の大きさを変化させる構成となっており、排気口の大きさは、全開及び全閉の２段階で制御されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−９３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の排気装置では、複数のシャフトやギヤを用いるため排気装置の構造が複雑であるとともに、テールパイプの排気口の大きさは２段階であり、排気口の大きさの細かな調整ができなかった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気装置において、テールパイプの排気口の大きさを細かに調整できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明は、内燃機関（１１）の排気ガスをマフラー（３０）を介して排出する内燃機関の排気装置において、前記マフラー（３０）の後部に設けられるテールパイプ（４６）の内径を連続的に可変可能な開閉装置（５５）を設けたことを特徴とする。
この構成によれば、マフラーの後部に設けられるテールパイプの内径を連続的に可変可能な開閉装置を設けるため、テールパイプの排気口の大きさを細かに調整することができる。これにより、負荷に応じてテールパイプの内径を連続的に可変にでき、低負荷時にはテールパイプの排気口の大きさを小さくして排気音を小さく抑えることができるとともに、高負荷時にはテールパイプの排気口の大きさを大きくして出力を向上できる。
【０００６】
また、上記構成において、前記開閉装置（５５）は排気流の上流側から下流側に向かって徐々に内径が小さくなるように構成されていても良い。
この場合、開閉装置は排気流の上流側から下流側に向かって徐々に内径が小さくなるため、排気をスムーズに流すことができる。
また、前記開閉装置（５５）は前記テールパイプ（４６）に対して回転自在なベースリング（６２）と、一端が前記ベースリング（６２）に連結され、他端がテールパイプ（４６）に連結された支持部材（６６）に連結された複数のバルブ片（６３，６３Ａ）と、前記ベースリング（６２）を所定の回転方向に付勢するリターンスプリング（６４）と、前記リターンスプリング（６４）に抗して前記ベースリング（６２）を回転させる回転手段（６５）とを有する構成としても良い。
この場合、開閉装置はテールパイプに対して回転自在なベースリングと、一端がベースリングに連結され、他端がテールパイプに連結された支持部材に連結された複数のバルブ片と、ベースリングを所定の回転方向に付勢するリターンスプリングと、リターンスプリングに抗してベースリングを回転させる回転手段とを有し、ベースリングを回転させることでバルブ片を動かすことができ、簡単な構成でテールパイプの排気口の大きさを細かに調整できる。
【０００７】
さらに、前記回転手段（６５）は、前記ベースリング（６２）に取付けたワイヤー（５７）と、前記ワイヤー（５７）を牽引するモーター（５６）と、前記モーター（５６）をコントロールする制御装置（５０）とを有する構成としても良い。
この場合、回転手段は、ベースリングに取付けたワイヤーと、ワイヤーを牽引するモーターと、モーターをコントロールする制御装置とを有し、ワイヤーでベースリングを牽引するため、モーターをマフラーから離して配置でき、マフラーの周囲にモーターを取付ける必要がない。このため、自動二輪車のように排気管が車体の外に取り付けられる構成において、外観性に影響させずにテールパイプの排気口の大きさを細かに調整できる。
【０００８】
また、前記回転手段（６５）はエンジン回転数及びスロットルバルブ開度によりコントロールされても良い。
この場合、回転手段はエンジン回転数及びスロットルバルブ開度によりコントロールされるため、テールパイプの排気口の大きさを、内燃機関の出力に応じて適正な大きさに細かに調整できる。
また、前記開閉装置（５５）はエンジン回転数が高く且つスロットルバルブ開度が大きいほど開度を大きくし、スロットルバルブ開度が小さいほど開度を小さくする構成としても良い。
この場合、開閉装置はエンジン回転数が高く且つスロットルバルブ開度が大きいほど開度を大きくし、スロットルバルブ開度が小さいほど開度を小さくするため、高回転・高負荷領域ではテールパイプの排気口が大きくなることで高出力が得られ、低負荷領域ではテールパイプの排気口が小さくなることで排気音を低減できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る内燃機関の排気装置では、マフラーのテールパイプの内径を連続的に可変可能な開閉装置を設けるため、テールパイプの排気口の大きさを細かに調整することができる。これにより、負荷に応じてテールパイプの内径を連続的に可変にでき、低負荷時にはテールパイプの排気口の大きさを小さくして排気音を小さく抑えることができるとともに、高負荷時にはテールパイプの排気口の大きさを大きくして出力を向上できる。
また、開閉装置は排気流の上流側から下流側に向かって徐々に内径が小さくなるため、排気をスムーズに流すことができる。
【００１０】
また、開閉装置はテールパイプに対して回転自在なベースリングと、一端がベースリングに連結され、他端がテールパイプに連結された支持部材に連結された複数のバルブ片と、ベースリングを所定の回転方向に付勢するリターンスプリングと、リターンスプリングに抗してベースリングを回転させる回転手段とを有し、ベースリングを回転させることでバルブ片を動かすことができ、簡単な構成でテールパイプの排気口の大きさを細かに調整できる。
さらに、回転手段は、ベースリングに取付けたワイヤーと、ワイヤーを牽引するモーターと、モーターをコントロールする制御装置とを有し、ワイヤーでベースリングを牽引するため、モーターをマフラーから離して配置でき、マフラーの周囲にモーターを取付ける必要がない。このため、自動二輪車のように排気管が車体の外に取り付けられる構成において、外観性に影響させずにテールパイプの排気口の大きさを細かに調整できる。
【００１１】
また、回転手段はエンジン回転数及びスロットルバルブ開度によりコントロールされるため、テールパイプの排気口の大きさを、内燃機関の出力に応じて適正な大きさに細かに調整できる。
また、開閉装置はエンジン回転数が高く且つスロットルバルブ開度が大きいほど開度を大きくし、スロットルバルブ開度が小さいほど開度を小さくするため、高回転・高負荷領域ではテールパイプの排気口が大きくなることで高出力が得られ、低負荷領域ではテールパイプの排気口が小さくなることで排気音を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る自動二輪車の左側面図である。
【図２】排気管及びマフラーを示す図である。
【図３】マフラーの後部の拡大断面図である。
【図４】開閉装置の断面図である。
【図５】図４におけるＶ−Ｖ断面図である。
【図６】バルブ片の開閉状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態に係る自動二輪車の内燃機関の排気装置について図面を参照して説明する。なお、以下の説明で、上下、前後、左右の方向は、車両の運転者から見た方向をいう。
図１は、本発明の実施の形態に係る自動二輪車の左側面図である。
自動二輪車１は、車体フレーム１０の前後の中央にエンジン１１（内燃機関）が配置され、前輪２を支持するフロントフォーク１２が車体フレーム１０の前端に操舵可能に支持され、後輪３を支持するスイングアーム１３が車体フレーム１０の後部の下部に設けられた鞍乗型車両である。
【００１４】
車体フレーム１０は、左右一対のフロントフォーク１２を支持するヘッドパイプ１４と、ヘッドパイプ１４から後下方に延びるメインフレーム１５と、メインフレーム１５の後端から左右一対で後下方に延びるセンターフレーム１６と、センターフレーム１６の下部に設けられる左右一対のピボットプレート１７と、ヘッドパイプ１４から左右一対で下方に延び、後方に屈曲してエンジン１１の下方を延びてピボットプレート１７の下端に連結されるダウンフレーム１８と、センターフレーム１６の上部から後方に延びる左右一対のシートフレーム（不図示）と、ピボットプレート１７から上後方に延びて上記シートフレームに連結される左右一対のリアフレーム１９とを備えて構成される。
【００１５】
ピボットプレート１７には、左右のピボットプレート１７を車幅方向に貫通するピボット軸２０が設けられ、スイングアーム１３は、ピボット軸２０に揺動可能に軸支されている。スイングアーム１３とリアフレーム１９との間には、左右一対のリヤサスペンション２１が掛け渡されている。
ヘッドパイプ１４には、ステアリングシャフト（不図示）が軸支され、フロントフォーク１２は、上記ステアリングシャフトに連結される。操行ハンドル２３はステアリングシャフトの上方に取り付けられる。
燃料タンク２４は、メインフレーム１５に沿うようにメインフレーム１５の上方に固定され、運転者が着座するシート２５は、燃料タンク２４の後部に連続し、上記シートレールに支持されて後方に延びる。
【００１６】
エンジン１１は、直列４気筒の４ストロークエンジンであり、車幅方向に延びるクランク軸（不図示）が収容されるクランクケース２６と、クランクケース２６の前部から僅かに前傾して上方に延びるシリンダ２７とを備え、メインフレーム１５とダウンフレーム１８との間に支持されている。クランクケース２６の後部には変速機２８が一体的に設けられている。
シリンダ２７ の前部の排気口には、４つの気筒の各気筒に対応して排気管２９がそれぞれ接続され、４本の排気管２９はエンジン１１の下方の集合部２９Ａで１本に集合して後方に延び、後輪３の右側方に配置されたマフラー３０（排気装置）に接続される。マフラー３０は、エンジン１１の高温・高圧の排気ガスを減圧して外部に排出する。
シリンダ２７の後方には、エンジン１１に燃料及び空気を供給する吸気装置９が配置されている。
【００１７】
図２は、排気管２９及びマフラー３０を示す図である。
排気管２９は集合部２９Ａから後方に延びる後部接続管２９Ｂを有し、後部接続管２９Ｂはマフラー３０の前端に接続される。
マフラー３０は、後部接続管２９Ｂに接続される接続管３１と、接続管３１の後端に接続されるマフラー本体３２とを有している。マフラー本体３２は、前端及び後端が開口した円筒部３３と、円筒部３３を前方から覆うフロントキャップ３４と、円筒部３３の後端の開口を塞ぐように設けられるテールキャップ３５とを備える。円筒部３３の前後の中間部には、取付けフランジ３６が設けられ、この取付けフランジ３６を介してマフラー３０は車体フレーム１０に取り付けられる。
【００１８】
マフラー本体３２の円筒部３３は、接続管３１が嵌合する開口を有する前壁部３７と、テールキャップ３５とによって前後を塞がれている。
円筒部３３内において前壁部３７とテールキャップ３５との間には、円筒部３３の軸方向に間隔をあけて前壁部３７側から順に、第１隔壁４１、第２隔壁４２及び第３隔壁４３が設けられている。そして、マフラー本体３２内は、前壁部３７及びこれらの隔壁４１，４２，４３によって、第１膨張室５１、第２膨張室５２、及び第３膨張室５３に仕切られている。すなわち、マフラー３０は、３室構造の多段膨張式マフラーである。
【００１９】
排気管２９の接続管３１は前壁部３７を貫通して第１膨張室５１に開口している。また、マフラー本体３２には、第１隔壁４１及び第２隔壁４２を貫通し、第１膨張室５１と第２膨張室５２とを連通する第１連通管４４と、第２隔壁４２を貫通し、第２膨張室５２と第３膨張室５３とを連通する第２連通管４５と、第２隔壁４２、第３隔壁４３及びテールキャップ３５を貫通し、第３膨張室５３と外部とを連通するテールパイプ４６とが設けられている。テールパイプ４６は、マフラー本体３２の軸線を通るように略中央に設けられている。
テールキャップ３５は、円筒部３３の後端の内周側からテールパイプ４６の外周面へ延びてテールパイプ４６の後部を支持する支持板部３５Ａと、支持板部３５Ａに支持され、テールパイプ４６の外周面を覆うアウターパイプ３５Ｂとを有している。
【００２０】
排気管２９を通ってマフラー３０に流入した排気ガスは、第１膨張室５１に流入して膨張し、第１連通管４４を通って第２膨張室５２に流入して膨張する。第２膨張室５２に流入した排気ガスは、流れ方向を反転して、第２連通管４５を通って第３膨張室５３に流入して膨張し、流れ方向を反転してテールパイプ４６内を通り、外部へ排出される。
【００２１】
テールパイプ４６には、テールパイプ４６の内径を連続的に可変可能な開閉装置５５が設けられており、開閉装置５５は、回転手段６５によって駆動される。回転手段６５は、開閉装置５５を駆動するサーボモーター５６（モーター）と、サーボモーター５６と開閉装置５５とを接続するワイヤー５７と、サーボモーター５６をコントロールするコントローラー５８と、コントローラー５８及び自動二輪車１の各部を制御するＥＣＵ５０（制御装置）とを有している。サーボモーター５６は、車体フレーム１０側に設けられており、マフラー３０の外側に配置される。
ＥＣＵ５０は、エンジン１１の回転数を検出するエンジン回転数センサー７、及び、吸気装置９のスロットルバルブ（不図示）の開度を検出するスロットルバルブ開度センサー８に接続されている。
【００２２】
図３は、マフラー３０の後部の拡大断面図である。図４は、開閉装置５５の断面図である。
図３及び図４に示すように、テールパイプ４６は、第２隔壁４２と第３隔壁４３の前面４３Ａ側とを接続する前部テールパイプ５９と、前部テールパイプ５９に連通し、第３隔壁４３の後面４３Ｂ側から後方に延びて外部に連通する後部テールパイプ６０とを有し、開閉装置５５は後部テールパイプ６０に設けられる。
【００２３】
開閉装置５５は、第３隔壁４３の後面４３Ｂに固定される円筒状のアウターガイド６１と、アウターガイド６１の後端に固定される後部テールパイプ６０と、アウターガイド６１内に収容されて後部テールパイプ６０に対し回転自在なベースリング６２と、ベースリング６２に連結される複数枚のバルブ片６３と、ベースリング６２を所定の回転方向に付勢するリターンスプリング６４と、リターンスプリング６４に抗してベースリング６２を回転させる回転手段６５と、後部テールパイプ６０とバルブ片６３とを連結する複数の支持棒６６（支持部材）とを有している。
【００２４】
図５は、図４におけるＶ−Ｖ断面図である。図６は、バルブ片６３の開閉状態を示す模式図であり、図６（ａ）はバルブ片６３が閉じられた状態であり、図６（ｂ）はバルブ片６３が開かれた状態である。
図３〜図６を参照し、アウターガイド６１は、ベースリング６２を収容する円筒状の筒部７０と、筒部７０の一端を塞ぐように設けられて第３隔壁４３の後面４３Ｂに固定される底板部７１と、筒部７０の他端に設けられて後部テールパイプ６０を支持するパイプ支持部７２とを有している。底板部７１の周縁部には、径方向外側に突出するステー片７１Ａが一対設けられ、アウターガイド６１は、ステー片７１Ａに挿通されるボルト（不図示）によって後面４３Ｂに固定される。
【００２５】
パイプ支持部７２は後部テールパイプ６０の前端６０Ａが嵌合される管状の支持孔部７２Ａを有し、後部テールパイプ６０の前端６０Ａは、筒部７０の内部で開口している。底板部７１には前部テールパイプ５９よりも小径の開口７１Ｂが形成されており、この開口７１Ｂを介して前部テールパイプ５９と後部テールパイプ６０とが連通する。
筒部７０には、リターンスプリング６４が固定されるばね固定孔７０Ａ（図５）、及び、ワイヤー５７が挿通されるワイヤー孔７０Ｂ（図５）が形成されている。
【００２６】
ベースリング６２は、アウターガイド６１の底板部７１とパイプ支持部７２との間に設けられるリング状部材であり、後部テールパイプ６０の前端６０Ａの外周面に嵌合する円筒部７３と、円筒部７３の端に設けられて底板部７１に当接する円板状の基部７４とを有している。基部７４の中央には開口７４Ａが形成されており、排気ガスは開口７４Ａを通ってベースリング６２を通過する。開口７４Ａは、アウターガイド６１の開口７１Ｂよりも小径に形成されている。
【００２７】
基部７４において円筒部７３の内側には、排気ガスの流れの下流側に向けて突出するバルブガイド７５が複数（本実施の形態では１８ヶ所）形成されている。バルブガイド７５は、円形の開口７１Ｂの周縁部に沿って環状の並びとなるように配置され、互いに略等間隔をあけて開口７１Ｂの周縁部を一周するように設けられている。バルブガイド７５は、基部７４の一部を切り起こすとともに、この切り起こした部分をＵ字状に屈曲させてフック状に形成されており、バルブガイド７５を回動可能に支持するフック状のバルブ支持部７５Ａを有している。
【００２８】
ベースリング６２は、円筒部７３が後部テールパイプ６０の前端６０Ａの外周面に対して摺動自在に嵌合されており、後部テールパイプ６０の軸線を中心として、アウターガイド６１内で周方向に回転自在となっている。また、ベースリング６２は、アウターガイド６１の底板部７１とパイプ支持部７２との間に設けられることで軸方向の位置を規制される。
ベースリング６２の円筒部７３の外周面には、リターンスプリング６４が巻き付けられるようにして取り付けられている。リターンスプリング６４は、ねじりコイルばねであり、一端６４Ａがベースリング６２の円筒部７３に固定され、他端６４Ｂがアウターガイド６１の筒部７０のばね固定孔７０Ａに引っ掛けられるようにして固定される。
【００２９】
ベースリング６２の円筒部７３には、外周面から突出するワイヤー取付部７３Ａが設けられており、ワイヤー取付部７３Ａに取り付けられたワイヤー５７は、ワイヤー孔７０Ｂを通ってマフラー３０の外側に延び、サーボモーター５６（図２）に接続される。ベースリング６２は、リターンスプリング６４によって図５に矢印で示す閉方向に回転するように付勢されており、サーボモーター５６によってワイヤー５７が牽引されると、リターンスプリング６４に抗して図５の開方向に回転する。本実施の形態では、リターンスプリング６４がベースリング６２を付勢する所定の回転方向は閉方向である。
【００３０】
図４及び図６に示すように、バルブ片６３は板ばね状の板材であり、複数のバルブ片６３（本実施の形態では１８枚）が合わさることで、後部テールパイプ６０の内径を可変とする筒状のバルブ体７６を形成している。
各バルブ片６３は、ベースリング６２のバルブ支持部７５Ａに回動可能に連結される連結部７７と、連結部７７から延びる略矩形の羽部７８とを有している。バルブ片６３は、各バルブ支持部７５Ａに連結されることで環状に並んで配置されるとともに、各羽部７８は、各羽部７８の一部分が両隣りの羽部７８の間に重なるように配置され、各羽部７８の先端が合わさることで、バルブ体７６の先端には略円形の開口部７９が形成される。また、各羽部７８は、後部テールパイプ６０の径方向外側に凸となるように僅かに湾曲して形成されており、バルブ体７６は先端側にかけて先細りに形成されている。
【００３１】
支持棒６６は３本が設けられ、各支持棒６６の一端は後部テールパイプ６０の内周面のパイプ側接続部６０Ｂに接続され、各支持棒６６の他端は羽部７８の先端の羽側連結部７８Ａに接続される。羽側連結部７８Ａは、バルブ体７６の周方向に互いに略等間隔をあけて３箇所に設けられており、本実施の形態では、６枚毎に設けられている。パイプ側接続部６０Ｂは、後部テールパイプ６０の軸方向において羽側連結部７８Ａの近傍に設けられており、周方向に互いに略等間隔をあけて３箇所に設けられている。
すなわち、バルブ片６３は一端がベースリング６２に連結され、他端が各支持棒６６を介して後部テールパイプ６０に連結されている。
【００３２】
バルブ体７６は、バルブ片６３が支持棒６６に引っ張られることでその開度が変更される。
バルブ体７６は、ベースリング６２がリターンスプリング６４によって閉方向に付勢されることで、図６（ａ）に示すように、開度が最小となる閉状態となる。閉状態においても開口部７９は開口しており、排気ガスは開口部７９を流れることができる。この閉状態では、バルブ体７６がベースリング６２と一体に後部テールパイプ６０に対して相対回転されており、これに伴い、支持棒６６が連結されている３つのバルブ片６３Ａは、図４及び図６に示すように、後部テールパイプ６０の中央側に倒れるように支持棒６６によって引っ張られる。支持棒６６に連結されていない他のバルブ片６３はバルブ片６３Ａに重なって連なっているため、バルブ片６３Ａと共に中央側に倒れ、これにより、バルブ体７６の開度は最小となる。
【００３３】
バルブ体７６は、ベースリング６２がワイヤー５７を介してサーボモーター５６によって開方向に牽引されることで、図６（ｂ）に示すように、開度が最大となる開状態となる。この開状態では、バルブ体７６がベースリング６２と一体に後部テールパイプ６０に対して閉状態とは逆方向に相対回転されており、これに伴い、支持棒６６が連結されている３つのバルブ片６３Ａは、図４及び図６に示すように、後部テールパイプ６０の内周面に近接して起きるように支持棒６６によって引っ張られる。支持棒６６に連結されていない他のバルブ片６３はバルブ片６３Ａに重なって連なっているため、バルブ片６３Ａと共に後部テールパイプ６０の内周面に接近し、これにより、バルブ体７６の開度は最大となる。
閉状態から開状態への変化に対応するベースリング６２の回転量は略１８０°であり、少ない回転量でバルブ体７６を開閉できる。
【００３４】
本実施の形態では、バルブ体７６の開度は、ベースリング６２の回転位置がサーボモーター５６の駆動によって任意の位置にセットされることで開状態と閉状態との間で連続的に無段階で変化する。これにより、後部テールパイプ６０の内径は連続的に可変となり、後部テールパイプ６０の排気口の大きさを細かに調整することができる。
また、バルブ片６３は、湾曲して形成されるとともに、上流側のバルブガイド７５に支持されて回動し、バルブ体７６を閉じていく際には下流側ほどバルブ体７６の内径が小さくなるように構成されるため、バルブ体７６を通過する排気ガスの流れの抵抗が小さくなり、排気ガスをスムーズに流すことができる。
【００３５】
バルブ体７６の開閉の制御は回転手段６５によって行われる。ＥＣＵ５０は、エンジン回転数センサー７及びスロットルバルブ開度センサー８から取得したエンジン１１のエンジン回転数及びスロットルバルブ開度に基づいてバルブ体７６の開閉を制御する。
具体的には、ＥＣＵ５０は、エンジン回転数が高く且つスロットルバルブ開度が大きいほどバルブ体７６の開度を大きくし、スロットルバルブ開度が小さいほどバルブ体７６の開度を小さくする。これにより、エンジン１１の負荷が大きい状態では、後部テールパイプ６０の内径を大きくすることで排気ガスを効率良く排出し、エンジン１１の大きな出力を得ることができ、エンジン１１の負荷が小さい状態では、後部テールパイプ６０の内径を小さくすることで排気ガスの排出量を減少させ、排気音を小さくすることができる。すなわち、バルブ体７６の開閉によって、後部テールパイプ６０の内径をエンジン１１の負荷に応じた大きさに細かに調整でき、出力と排気音の音量の低減を両立できる。
【００３６】
以上説明したように、本発明を適用した実施の形態によればマフラー３０の後部に設けられるテールパイプ４６の後部テールパイプ６０内径を連続的に可変可能な開閉装置５５を設けるため、後部テールパイプ６０の排気口の大きさを細かに調整することができる。これにより、エンジン１１の負荷に応じて後部テールパイプ６０の内径を連続的に可変にでき、低負荷時には後部テールパイプ６０の排気口の大きさを小さくして排気音を小さく抑えることができるとともに、高負荷時には後部テールパイプ６０の排気口の大きさを大きくして出力を向上できる。
また、開閉装置５５は排気流の上流側から下流側に向かって徐々に内径が小さくなるため、排気ガスをスムーズに流すことができる。
また、開閉装置５５は後部テールパイプ６０に対して回転自在なベースリング６２と、一端がベースリング６２に連結され、他端が後部テールパイプ６０に連結された支持棒６６に連結された複数のバルブ片６３と、ベースリング６２を所定の回転方向に付勢するリターンスプリング６４と、リターンスプリング６４に抗してベースリング６２を回転させる回転手段６５とを有し、回転手段６５でベースリング６２を回転させることでバルブ片６３を動かすことができ、簡単な構成で後部テールパイプ６０の排気口の大きさを細かに調整できる。
【００３７】
さらに、回転手段６５は、ベースリング６２に取付けたワイヤー５７と、ワイヤー５７を牽引するサーボモーター５６と、サーボモーター５６をコントロールするＥＣＵ５０とを有し、ワイヤー５７でベースリング６２を牽引するため、サーボモーター５６をマフラー３０から離して配置でき、マフラー３０の周囲にサーボモーター５６を取付ける必要がない。このため、自動二輪車１のようにマフラー３０が車体の外に取り付けられる構成において、外観性に影響させずに後部テールパイプ６０の排気口の大きさを細かに調整できる。
【００３８】
また、回転手段６５はエンジン回転数及びスロットルバルブ開度によりコントロールされるため、後部テールパイプ６０の排気口の大きさを、エンジン１１の出力に応じて適正な大きさに細かに調整できる。
さらに、開閉装置５５はエンジン回転数が高く且つスロットルバルブ開度が大きいほど開度を大きくし、スロットルバルブ開度が小さいほど開度を小さくするため、高回転・高負荷領域では後部テールパイプ６０の排気口が大きくなることで高出力が得られ、低負荷領域では後部テールパイプ６０の排気口が小さくなることで排気音を低減できる。
【００３９】
なお、上記実施の形態は本発明を適用した一態様を示すものであって、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
上記実施の形態では、バルブ片６３は板ばね状の板材であるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、バルブ片６３に複数の孔を形成し、排気ガスの一部がこれらの孔を通るように構成しても良い。この構成によれば、上記孔を通過する排気ガスは圧力が低減され、排気音を低減することができる。
また、上記実施の形態では、ＥＣＵ５０は、エンジン回転数及びスロットルバルブ開度に基づいてバルブ体７６の開閉を制御するものとして説明したが、これに限らず、例えば、変速機２８のギヤポジションセンサーにより得たギヤポジションにも基づいてバルブ体７６の開閉を制御しても良い。
また、上記実施の形態では、リターンスプリング６４がベースリング６２を付勢する所定の回転方向は閉方向であるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、リターンスプリング６４がベースリング６２を付勢する所定の回転方向を開方向とし、回転手段６５によってベースリング６２を閉方向に回転させるように構成しても良い。
【符号の説明】
【００４０】
１１ エンジン（内燃機関）
３０ マフラー（排気装置）
４６ テールパイプ
５０ ＥＣＵ（制御装置）
５５ 開閉装置
５６ サーボモーター（モーター）
５７ ワイヤー
６１ アウターガイド
６２ ベースリング
６３，６３Ａ バルブ片
６４ リターンスプリング
６５ 回転手段
６６ 支持棒（支持部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１１）の排気ガスをマフラー（３０）を介して排出する内燃機関の排気装置において、
前記マフラー（３０）の後部に設けられるテールパイプ（４６）の内径を連続的に可変可能な開閉装置（５５）を設けたことを特徴とする内燃機関の排気装置。
【請求項２】
前記開閉装置（５５）は排気流の上流側から下流側に向かって徐々に内径が小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気装置。
【請求項３】
前記開閉装置（５５）は前記テールパイプ（４６）に対して回転自在なベースリング（６２）と、一端が前記ベースリング（６２）に連結され、他端がテールパイプ（４６）に連結された支持部材（６６）に連結された複数のバルブ片（６３，６３Ａ）と、前記ベースリング（６２）を所定の回転方向に付勢するリターンスプリング（６４）と、前記リターンスプリング（６４）に抗して前記ベースリング（６２）を回転させる回転手段（６５）とを有することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の排気装置。
【請求項４】
前記回転手段（６５）は、前記ベースリング（６２）に取付けたワイヤー（５７）と、前記ワイヤー（５７）を牽引するモーター（５６）と、前記モーター（５６）をコントロールする制御装置（５０）とを有することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気装置。
【請求項５】
前記回転手段（６５）はエンジン回転数及びスロットルバルブ開度によりコントロールされることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気装置。
【請求項６】
前記開閉装置（５５）はエンジン回転数が高く且つスロットルバルブ開度が大きいほど開度を大きくし、スロットルバルブ開度が小さいほど開度を小さくすることを特徴とする請求項５記載の内燃機関の排気装置。
【請求項１】
内燃機関（１１）の排気ガスをマフラー（３０）を介して排出する内燃機関の排気装置において、
前記マフラー（３０）の後部に設けられるテールパイプ（４６）の内径を連続的に可変可能な開閉装置（５５）を設けたことを特徴とする内燃機関の排気装置。
【請求項２】
前記開閉装置（５５）は排気流の上流側から下流側に向かって徐々に内径が小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気装置。
【請求項３】
前記開閉装置（５５）は前記テールパイプ（４６）に対して回転自在なベースリング（６２）と、一端が前記ベースリング（６２）に連結され、他端がテールパイプ（４６）に連結された支持部材（６６）に連結された複数のバルブ片（６３，６３Ａ）と、前記ベースリング（６２）を所定の回転方向に付勢するリターンスプリング（６４）と、前記リターンスプリング（６４）に抗して前記ベースリング（６２）を回転させる回転手段（６５）とを有することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の排気装置。
【請求項４】
前記回転手段（６５）は、前記ベースリング（６２）に取付けたワイヤー（５７）と、前記ワイヤー（５７）を牽引するモーター（５６）と、前記モーター（５６）をコントロールする制御装置（５０）とを有することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気装置。
【請求項５】
前記回転手段（６５）はエンジン回転数及びスロットルバルブ開度によりコントロールされることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気装置。
【請求項６】
前記開閉装置（５５）はエンジン回転数が高く且つスロットルバルブ開度が大きいほど開度を大きくし、スロットルバルブ開度が小さいほど開度を小さくすることを特徴とする請求項５記載の内燃機関の排気装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２１１５６５（Ｐ２０１２−２１１５６５Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７８４８０（Ｐ２０１１−７８４８０）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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